硅烷偶联剂表面改性提升BN/硅凝胶复合材料导热性与电绝缘性能研究

本文聚焦电子封装材料领域，通过硅烷偶联剂（KH550）对六方氮化硼（h-BN）进行表面改性（f-h-BN），结合球形BN（S-BN）构建三维导热网络，使复合材料在25phr/5phr填充量时导热系数达0.663 W/m·K（提升3倍），体积电阻率1.21×1015 Ω?cm，击穿强度44.28 kV/mm（提升1.7倍），为高功率电子设备热管理提供创新解决方案。

　　

Highlight

材料与表征

如图3所示，原始h-BN在1423 cm^-1和821 cm^-1处呈现显著特征峰，分别对应六方氮化硼的横向光学弯曲振动模式（sp²键）和拉伸振动模式。改性后的h-BN（f-h-BN）新增-CH₂不对称伸缩振动峰等特征峰，证实硅烷偶联剂成功接枝。

结论

本研究揭示了f-h-BN对硅凝胶（SG）性能的调控机制：

1. 当f-h-BN/S-BN填充量为25phr/5phr时，复合材料导热系数达0.663 W/m·K，是纯SG的3倍；

2. 体积电阻率高达1.21×10¹⁵ Ω?cm，击穿强度提升至44.28 kV/mm（提升1.7倍）；

3. 200℃老化后性能仍保持稳定，为高温功率电子设备（如IGBT模块）提供可靠封装方案。

伦理声明

本研究不涉及人体或动物实验。

作者贡献声明

Yuanqiang Chen：验证/软件/方法学；Yu Zhang：初稿撰写；Likun Zang：综述修订/课题设计。

利益冲突声明

作者声明无任何竞争利益。

致谢

本研究获北京市自然科学基金资助（No.2222083）。

数据可用性声明

相关数据可联系通讯作者获取。